[go: up one dir, main page]

RU2374338C1 - Method of preparation of consumable electrode - Google Patents

Method of preparation of consumable electrode Download PDF

Info

Publication number
RU2374338C1
RU2374338C1 RU2008122146/02A RU2008122146A RU2374338C1 RU 2374338 C1 RU2374338 C1 RU 2374338C1 RU 2008122146/02 A RU2008122146/02 A RU 2008122146/02A RU 2008122146 A RU2008122146 A RU 2008122146A RU 2374338 C1 RU2374338 C1 RU 2374338C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrode
consumable electrode
melting
heating
temperature
Prior art date
Application number
RU2008122146/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Семенович Альтман (RU)
Петр Семенович Альтман
Владимир Афанасьевич Матвеев (RU)
Владимир Афанасьевич Матвеев
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма"
Priority to RU2008122146/02A priority Critical patent/RU2374338C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2374338C1 publication Critical patent/RU2374338C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to the special electric metallurgy and may be used to for melting of ingots of refractory and high-reaction metals and alloys, mainly titanic. Method includes heating and dewatering of consumed electrode by means of short-circuit current passage which is implemented in vacuum arc furnace by closed system electrode-mould-power supply during the process of degassing of arc before the beginning of melting process. Heating of consumed electrode during the degassing process is implemented up to temperature 150-170°C.
EFFECT: invention allows to increase the quality of molten metal and stability of technological process ensured by reduction of moisture content.
1 dwg, 2 cl, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано для выплавки слитков тугоплавких и высокореакционных металлов и сплавов, преимущественно титановых, применяемых в аэрокосмической технике, машиностроении, химической промышленности, медицине и других областях техники.The present invention relates to the field of special electrometallurgy and can be used for smelting ingots of refractory and highly reactive metals and alloys, mainly titanium, used in aerospace engineering, mechanical engineering, chemical industry, medicine and other technical fields.

Наиболее распространенным технологическим способом производства титановых сплавов является вакуумный дуговой переплав (ВДП) расходуемых электродов, которые изготовляют методом прессования из титановой губки с добавлением лигатуры и титановых отходов.The most common technological method for the production of titanium alloys is vacuum arc remelting (VDP) of consumable electrodes, which are manufactured by pressing from a titanium sponge with the addition of ligatures and titanium waste.

Обязательным условием при производстве данных сплавов является ограничение по содержанию примесей, в частности таких, как кислород и водород. Их количество может возрасти при наличии воды в составе шихтовых материалов в процессе ее диссоциации при плавке.A prerequisite in the production of these alloys is a restriction on the content of impurities, in particular such as oxygen and hydrogen. Their quantity can increase in the presence of water in the composition of charge materials in the process of its dissociation during melting.

Расходуемый электрод является гигроскопичным в силу пористости губки, а также из-за присутствия в губчатом титане хлористого магния. Хлористый магний, свободно сообщающийся с атмосферным воздухом, может увлажняться, образуя соли шестиводного хлористого магния, в котором вода связана на молекулярном уровне и практически полностью не удаляется наиболее распространенным способом сушки - нагревом в печах до температуры 200°с в течение 10 часов. Кроме того, вода, попадающая из воздуха и не связанная солями магния из-за гигроскопичности материала прессованного электрода, проникает в его внутренние слои и также неэффективно удаляется используемыми в сегодняшней технологии способами сушки. Необходимо также для сохранения эффекта обезвоживания регламентирование промежутка времени пребывания расходуемого электрода перед плавкой. Повышение качества и интенсивности процесса обезвоживания теоретически возможно в вакууме, но на практике требует неприемлемых больших временных и денежных затрат.The consumable electrode is hygroscopic due to the porosity of the sponge, and also due to the presence of magnesium chloride in the sponge titanium. Magnesium chloride, freely in contact with atmospheric air, can be moistened, forming salts of six-water magnesium chloride, in which water is bound at the molecular level and is almost completely removed by the most common drying method - by heating in ovens to a temperature of 200 ° C for 10 hours. In addition, water entering from the air and not bound by magnesium salts due to the hygroscopicity of the material of the pressed electrode penetrates into its inner layers and is also inefficiently removed by the drying methods used in today's technology. It is also necessary to maintain the effect of dehydration by regulating the time span of the spent electrode before melting. Improving the quality and intensity of the dehydration process is theoretically possible in a vacuum, but in practice requires unacceptable large time and money costs.

Известен электрокальцинатор для глубокой прокалки углеродистых материалов, содержащий вертикальную прокалочную камеру с разгрузочными каналами в ее нижней части, верхний и нижний электроды с соответствующими электроконтактными узлами, нижний электрод выполнен составным из углеродистых блоков, уложенных друг на друга соосно в горизонтальной плоскости в диаметральном направлении нижней части прокалочной камеры, при этом концевые части электрода помещены в угольную футеровку прокалочной камеры между разгрузочными каналами (Патент РФ №2234037, опубл. 2004.08.10, МПК F27B 14/06). Изобретение обеспечивает глубокую и равномерную прокалку углеродистых материалов и надежную работу.Known electric calciner for deep calcination of carbon materials, containing a vertical calcining chamber with discharge channels in its lower part, the upper and lower electrodes with corresponding electrical contact nodes, the lower electrode is made of carbon blocks stacked on top of each other coaxially in a horizontal plane in the diametrical direction of the lower part the calcining chamber, while the end parts of the electrode are placed in a carbon lining of the calcining chamber between the discharge channels (Patent R №2234037, publ. 2004.08.10, IPC F27B 14/06). The invention provides deep and uniform calcination of carbon materials and reliable operation.

Недостатком данного изобретения является наличие сложного технологического оборудования, специализированного только для прокаливаемости сыпучих материалов.The disadvantage of this invention is the presence of complex technological equipment specialized only for the hardenability of bulk materials.

Известен способ сушки влажных сыпучих материалов, включающий нагрев материала посредством электрического тока, превращение содержащейся в материале влаги в парообразное состояние и отвод пара, при этом влажный материал приводят в контакт с электродами и включают непосредственно в электрическую цепь, а контроль за процессом сушки осуществляют по величине протекающего в цепи тока (Патент РФ №2143655, МПК F26B 3/34, опубл. 1999.12.27). Вакуумная обработка или продувка просушиваемого материала сжатым воздухом или иным газом одновременно с пропусканием электрического тока облегчает удаление паров влаги и ускоряет процесс сушки. Способ позволяет с низкими энергозатратами просушивать влажные материалы, например гранулированные или механически измельченные шлаки цветной металлургии и продукты их сепарации в водной среде.A known method of drying wet bulk materials, including heating the material by means of electric current, converting the moisture contained in the material to a vapor state and removing steam, the wet material is brought into contact with the electrodes and connected directly to the electrical circuit, and the drying process is monitored by value flowing in a current circuit (RF Patent No. 2143655, IPC F26B 3/34, publ. 1999.12.27). Vacuum treatment or purging of the dried material with compressed air or other gas simultaneously with the passage of electric current facilitates the removal of moisture vapor and accelerates the drying process. The method allows to dry wet materials with low energy consumption, for example granular or mechanically ground slags of non-ferrous metallurgy and their separation products in an aqueous medium.

Недостатком данного способа является то, что необходимо наличие сложного технологического оборудования, а способ может быть использован для сушки лишь тех материалов, которые являются проводниками электрического тока во влажном состоянии.The disadvantage of this method is that it is necessary to have sophisticated technological equipment, and the method can be used to dry only those materials that are conductors of electric current in the wet state.

Известен способ получения восстановленных материалов из рудного сырья, включающий размещение рабочего тела в вакуумной камере, непрерывное вакуумирование рабочей полости, нагрев рабочего тела пропусканием электрического тока и удаление газообразных продуктов, выделяющихся при нагревании, из рабочей полости (Патент РФ №2096482, МПК С21В 13/00, опубл. 1997.11.20) - прототип.A known method of producing reduced materials from ore raw materials, including placing the working fluid in a vacuum chamber, continuously evacuating the working cavity, heating the working fluid by passing electric current and removing gaseous products released by heating from the working cavity (RF Patent No. 2096482, IPC С21В 13 / 00, publ. 1997.11.20) - prototype.

Недостатком известного способа является то, что он предназначен для переработки рабочих тел, состоящих из сыпучих материалов и имеющих относительно небольшие геометрические размеры, и не может быть использован для сушки прессованного электрода, имеющего диаметр до 850 мм и высоту до 5500 мм. Для реализации способа требуется дорогостоящее технологическое оборудование и он не гарантирует от насыщения влагой электрода в промежутки времени от проведения сушки до проведения плавки.A disadvantage of the known method is that it is intended for processing working fluids consisting of bulk materials and having relatively small geometric dimensions, and cannot be used to dry a pressed electrode having a diameter of up to 850 mm and a height of up to 5500 mm. To implement the method requires expensive technological equipment and it does not guarantee from saturation of the electrode with moisture at intervals from drying to melting.

Задача изобретения - повышение качества выплавляемого металла и стабильности технологического процесса за счет снижения содержания влаги.The objective of the invention is to improve the quality of the smelted metal and the stability of the process by reducing the moisture content.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является максимальное удаление влаги из расходуемого электрода непосредственно перед началом плавки за счет использования технологических возможностей имеющегося стандартного плавильного оборудования.The technical result achieved by the implementation of the invention is the maximum removal of moisture from the consumable electrode immediately before the start of melting due to the use of technological capabilities of the existing standard melting equipment.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в способе подготовки электрода, включающем его нагрев путем пропускания электрического тока, обезвоживание электрода производят в вакуумной дуговой печи пропусканием тока короткого замыкания по замкнутой системе электрод - изложница - источник питания в процессе вакуумирования печи перед началом процесса плавки.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the method of preparing the electrode, including heating it by passing an electric current, the electrode is dehydrated in a vacuum arc furnace by passing a short circuit current through a closed electrode - mold - a power source in the process of evacuating the furnace before starting the process swimming trunks.

Целесообразно нагревать расходуемый электрод в процессе вакуумирования в пределах температур 150-170°С.It is advisable to heat the consumable electrode in the process of evacuation in the temperature range of 150-170 ° C.

При пропускании тока короткого замыкания по замкнутой системе расходуемый электрод - изложница - источник питания в расходуемом электроде течет постоянный ток, в результате чего в соответствии с законом Джоуля -Ленца расходуемый электрод и водоохлаждаемый поддон изложницы нагреваются. Избыток тепла в поддоне отводится в водоохлаждаемую систему и его температура не превышает допустимых рабочих температур. В расходуемом электроде происходит равномерный нагрев по всему его объему. Интенсивность его нагрева определяется подводимой мощностью электрического тока и подбирается опытным путем, при котором температура электрода в конце процесса вакуумирования должна находиться в пределах 150-170°С. Нагрев электрода до температуры в данном диапазоне вполне достаточен для надежного удаления влаги и оптимален по расходу электроэнергии. При нагреве влага, находящаяся в электроде, испаряется. Скорость испарения в вакууме выше, чем при атмосферном давлении. Скорость диффузии также зависит от давления и температуры пара. С уменьшением давления и увеличением температуры среды коэффициент диффузии увеличивается. Это объясняется тем, что с уменьшением давления в поверхностном слое слабеют молекулярные связи и диффузия молекул в среду происходит интенсивнее.When a short circuit current is passed through a closed system, the consumable electrode - mold - the power source in the consumable electrode, direct current flows, as a result of which, in accordance with the Joule-Lenz law, the consumable electrode and the water-cooled mold tray heat up. Excess heat in the pan is diverted to the water-cooled system and its temperature does not exceed permissible operating temperatures. The consumable electrode is uniformly heated throughout its volume. The intensity of its heating is determined by the input power of the electric current and is selected empirically, at which the temperature of the electrode at the end of the vacuum process should be in the range of 150-170 ° C. Heating the electrode to a temperature in this range is sufficient to reliably remove moisture and is optimal in terms of energy consumption. When heated, the moisture in the electrode evaporates. Evaporation rate in vacuum is higher than at atmospheric pressure. The diffusion rate also depends on the pressure and temperature of the vapor. With decreasing pressure and increasing temperature of the medium, the diffusion coefficient increases. This is explained by the fact that with a decrease in pressure in the surface layer, molecular bonds weaken and the diffusion of molecules into the medium occurs more intensively.

Интенсивность испарения влаги с поверхности электрода, увеличенная за счет создания вакуума, вызывает быстрое снижение ее влажности до предела гигроскопичности. Влага из внутренних объемов перемещается к поверхности.The rate of moisture evaporation from the electrode surface, increased by creating a vacuum, causes a rapid decrease in its moisture content to the limit of hygroscopicity. Moisture from internal volumes moves to the surface.

Изобретение поясняется чертежом, где показаны водоохлаждаемая изложница с поддоном 1, расходуемый электрод 2, вакуумная система 3, механизм подъема электрододержателя 4, электрододержатель 5, источник питания 6.The invention is illustrated in the drawing, which shows a water-cooled mold with a pallet 1, a consumable electrode 2, a vacuum system 3, the lifting mechanism of the electrode holder 4, electrode holder 5, power supply 6.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Электрод 1 устанавливают в водоохлаждаемую изложницу с поддоном 2, посредством механизма подъема электродержателя 4 и электрододержателя 5 обеспечивают плотный контакт между расходуемым электродом 2 и поддоном изложницы 1, включают систему охлаждения и систему вакуумирования 3. Затем подают ток короткого замыкания по замкнутой системе «расходуемый электрод - изложница - источник питания». Под действием однородного электрического тока расходуемый электрод нагревается. Температура нагрева электрода регулируется известным способом. После проведения вакуумирования далее плавка проводится в штатном режиме.The electrode 1 is installed in a water-cooled mold with a tray 2, by means of the lifting mechanism of the electrode holder 4 and the electrode holder 5 provide tight contact between the consumable electrode 2 and the tray of the mold 1, include a cooling system and a vacuum system 3. Then, a short circuit current is supplied through a closed system "consumable electrode - mold - power source. " Under the influence of a uniform electric current, the consumable electrode heats up. The heating temperature of the electrode is controlled in a known manner. After evacuation, further melting is carried out as usual.

Пример конкретного выполнения. Способ был реализован на вакуумной дуговой печи с внутренним диаметром рабочей камеры 770 мм, которая используется для выплавки слитков титановых сплавов массой 8 т. Был выплавлен слиток марки ВТ 6. Вакуумирование печи с одновременной подачей тока короткого замыкания по замкнутой системе расходуемый электрод - изложница - источник питания проводилось в течение 45 минут до достижения величины остаточного давления, равного 0,1-0,3 мм рт.ст. Подавался ток короткого замыкания напряжением до 10 В и силой до 25 кА, при этом температура слитка в конце процесса вакуумирования составила 162°С. Затем процесс подачи тока короткого замыкания был прекращен, и далее плавка проводилась в штатном режиме. Качество выплавленного слитка соответствовало требованиям нормативно-технической документации.An example of a specific implementation. The method was implemented in a vacuum arc furnace with an inner diameter of the working chamber of 770 mm, which is used for smelting ingots of titanium alloys weighing 8 tons. A VT 6 ingot was smelted. Vacuum of the furnace with simultaneous supply of a short circuit current through a closed system consumable electrode - mold - source power was carried out for 45 minutes until a residual pressure of 0.1-0.3 mm Hg was reached. A short circuit current was supplied with a voltage of up to 10 V and a force of up to 25 kA, while the temperature of the ingot at the end of the evacuation process was 162 ° C. Then, the process of supplying the short circuit current was stopped, and then the melting was carried out in the normal mode. The quality of the smelted ingot met the requirements of regulatory and technical documentation.

Заявленный способ позволяет с минимальными затратами производить подготовку расходуемого электрода непосредственно перед его плавкой на штатном плавильном оборудовании и производственных площадях без дополнительных капитальных и временных затрат.The claimed method allows the preparation of a consumable electrode immediately before its melting at standard melting equipment and production facilities at no additional cost without additional capital and time costs.

Claims (2)

1. Способ подготовки расходуемого электрода, отличающийся тем, что осуществляют нагрев и обезвоживание расходуемого электрода путем пропускания тока короткого замыкания в вакуумной дуговой печи по замкнутой системе электрод-изложница-источник питания в процессе вакуумирования печи перед началом процесса плавки.1. A method of preparing a consumable electrode, characterized in that the consumable electrode is heated and dehydrated by passing a short-circuit current in a vacuum arc furnace through a closed electrode-mold-power supply system during the furnace evacuation process before starting the melting process. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев расходуемого электрода в процессе вакуумирования производят до температуры 150-170°С. 2. The method according to claim 1, characterized in that the consumable electrode is heated in the process of evacuation to a temperature of 150-170 ° C.
RU2008122146/02A 2008-06-02 2008-06-02 Method of preparation of consumable electrode RU2374338C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008122146/02A RU2374338C1 (en) 2008-06-02 2008-06-02 Method of preparation of consumable electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008122146/02A RU2374338C1 (en) 2008-06-02 2008-06-02 Method of preparation of consumable electrode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2374338C1 true RU2374338C1 (en) 2009-11-27

Family

ID=41476694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008122146/02A RU2374338C1 (en) 2008-06-02 2008-06-02 Method of preparation of consumable electrode

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2374338C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105611663A (en) * 2016-03-23 2016-05-25 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 Electrode for vacuum self-consuming furnace and welding method thereof and vacuum self-consuming melting feeding method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2044081C1 (en) * 1992-09-16 1995-09-20 Акционерное общество открытого типа специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы" Method to prepare electrode of tool steel for electrical slag remelting
RU2096482C1 (en) * 1995-06-13 1997-11-20 Александр Абрамович Вертман Method of production of reduced materials from ore stock
RU2143655C1 (en) * 1998-07-13 1999-12-27 ОАО "Красноярский завод цветных металлов" Method for drying of moisture-laden loose materials
JP2002180126A (en) * 2000-12-07 2002-06-26 Daido Steel Co Ltd Method for preventing oxidation of carbon member for atmosphere furnace and atmosphere furnace

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2044081C1 (en) * 1992-09-16 1995-09-20 Акционерное общество открытого типа специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы" Method to prepare electrode of tool steel for electrical slag remelting
RU2096482C1 (en) * 1995-06-13 1997-11-20 Александр Абрамович Вертман Method of production of reduced materials from ore stock
RU2143655C1 (en) * 1998-07-13 1999-12-27 ОАО "Красноярский завод цветных металлов" Method for drying of moisture-laden loose materials
JP2002180126A (en) * 2000-12-07 2002-06-26 Daido Steel Co Ltd Method for preventing oxidation of carbon member for atmosphere furnace and atmosphere furnace

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105611663A (en) * 2016-03-23 2016-05-25 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 Electrode for vacuum self-consuming furnace and welding method thereof and vacuum self-consuming melting feeding method
CN105611663B (en) * 2016-03-23 2019-03-05 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 The method of consumable electrode vacuum furnace electrode and welding method and vacuum consumable smelting feeding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA74941C2 (en) A metal-thermal process for producing magnesium and vacuum induction furnace for realizing the same
WO2022019172A1 (en) Method for recovering valuable metal
JP5406630B2 (en) Dezincing apparatus and dezincing method
US8009717B2 (en) Process and equipment for the treatment of loads or residues of non-ferrous metals and their alloys
CN105603209A (en) Blowing-type induction melting furnace
RU2374338C1 (en) Method of preparation of consumable electrode
CN106906356B (en) A kind of processing unit and processing method of vanadium titano-magnetite
JP5513389B2 (en) Silicon purification method
CN104310405A (en) A microwave plasma-assisted purification method for polysilicon
JP2001335854A (en) Apparatus and method for refining high purity metal
RU2403299C1 (en) Vacuum silicone cleaning method and device for its implementation (versions)
US4419126A (en) Aluminum purification system
EP2940155B1 (en) Apparatus and method for processing molten iron
RU2465201C1 (en) Method of producing polycrystalline silicon ingots
JPH101728A (en) Reduction treatment of tin oxide and device therefor
RU2137857C1 (en) Method of preparing pure niobium
CA2358070C (en) Carbothermic aluminium production using scrap aluminium as coolant
US7753986B2 (en) Titanium processing with electric induction energy
RU2381990C1 (en) Method of vacuum cleaning of silicon
RU2270264C1 (en) Vacuum arc furnace with a heat accumulator
EP2530051A1 (en) Reduction furnace body
RU2509160C2 (en) Method of ferrosilicon production
US20110042371A1 (en) Dezincing Apparatus and Dezincing Method
Hu et al. Deoxidization mechanism of preparation FeTi alloy using ilmenite concentrate
FI69647C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING OCH BEHANDLING AV FERROKROM